Si l’objectif est d’optimiser l’utilisation des protéines par les volailles, l'utilisation d’un système d’acides aminés digestibles est probablement supérieure à la quantité totale d’acide aminé (tAA) présente dans le régime. Avec la quantité considérable d’informations présentes sur les valeurs nutritives d’acides aminés (AA) utilisées dans les régimes alimentaires de volailles, l’objectif de cette étude est de prédire la digestibilité d’AA basée sur une analyse proximale via une méta-analyse. Deux modèles ont été testés : 1) Y = digestibilité apparente des AA (AAdig, % diet) ; X = protéine brute (CP) (%) et 2) Y = AAdig (g/kg de DM) ; X = AA totaux analysés (tAA, g/kg de DM) dans lequel l’ordonnée à l’origine du graphique est la perte d’endogène (EL). Une base de données de 49 publications a été divisée en 5 sous-sections 1) céréales (orge, sorgho, blé et maïs), 2) tourteau de soja (SBM), 3) farines de viande et d’os (MBM) 4) La sous-section 1) ainsi que des fèves de faba et de pois pour étudier EL et 5) seulement des fèves de faba et des pois. L’étude et les ingrédients ont été inclus dans le modèle comme effets fixes. Pour les céréales, la prédiction des AAdig par CP est précise (R² de 0.68 pour Thr et de 0.92 pour Ala). La pente est différente selon le type de céréales (céréale x CP ; P < 0.05) pour la majorité des AA sauf pour le maïs qui n’a pas eu de relation significative avec CP (P > 0.05). Dans le SBM et MBM, l’effet étude améliore la précision des modèles. Des ordonnées à l’origine négatives, et significativement différent de 0 (P< 0.002), sont obtenus systématiquement avec les fèves de faba, les pois ainsi que l’orge. Ces derniers ont une haute EL probablement due à son contenu élevé en fibres ainsi qu’en facteurs antinutritionnels. Parmi les AA, les ordonnées à l’origine étaient plus élevées pour Glu, Leu, Ser, Thr, qui sont prédominants dans les digesta iléaux. En conclusion, la CP peut être un indicateur pour les AA digestibles dans la plupart des AA présents dans les céréales, mais pas pour les SBM et MBM. La perte endogène basale semble être influencée par les fibres brutes ainsi que les facteurs antinutritionnels. / The use of digestible amino acid system is certainly superior to total amino acids (tAA) in feed formulation, if the objective is optimizing protein use by birds. With considerable information reporting AA digestible values of ingredients used in broiler diets, the objective of this study was to predict amino acid (AA) digestibility based on proximal analysis of ingredient using a meta-analysis approach. Two models were performed: 1) Y = apparent digestible AA (AAdig, % diet); X = dietary CP (%) and 2) Y = AAdig (g/kg of DM); X = total analyzed AA (tAA, g/kg of DM) in which the intercept is the endogenous losses (EL). A database of 49 publications was divided in 5 sub-databases: 1) cereals (barley, sorghum, wheat and corn), 2) soybean meal (SBM), 3) meat and bone meal (MBM), 4) database 1 plus faba beans and peas to study El and 5) only peas and faba beans. The study and ingredient were included as fixed effects. In cereals, prediction of AAdig by CP was accurate (R² from 0.68 for Thr to 0.92 for Ala). The slope was different between cereals (cereal x CP; P < 0.05) for most AA, where corn did not respond to CP (P > 0.05). In SBM and MBM, the study effect improved the precision of the models. More negative intercepts, and significantly different from 0 (P< 0.002), were systematically obtained for faba beans, peas and barley indicating higher EL probably due to its high content of fiber and anti-nutritional factors. Among AA, intercepts were higher for Glu, Leu, Ser and Thr, which are predominant in the ileal digesta. In conclusion, CP can be a predictor of digestible AA of most AA for cereals, but not for SBM and MBM. Basal EL seems to be influenced by crude fiber and anti-nutritional factors.

Le syndrome métabolique (SM), précurseur du diabète de type 2 et des maladies cardiovasculaires, est un fléau majeur alourdissant le système de santé dans les pays industrialisés. Ces maladies ont en commun le stress oxydatif, qui contribuerait à leur développement. De plus, leur progression peut être modulée par l’alimentation, qui est source d’aliments aux propriétés pro- ou antioxydantes. Les études longitudinales décrivent depuis longtemps la consommation de viande comme étant plutôt néfaste pour la santé, alors que celle de fruits y serait favorable. La viande est entre-autres la source alimentaire principale d’acides aminés à chaîne ramifiée (AACR), métabolites dont les niveaux plasmatiques seraient élevés chez les personnes résistantes à l’insuline ou présentant le SM. Les données de 197 individus d’adiposité variée et présentant ou non le SM de la cohorte INFOGENE ont été utilisées afin de vérifier si la consommation de protéines d’origine animale ou végétale ou celle de viande rouge et des autres principaux aliments source de protéines était associée aux niveaux plasmatiques d’AACR. La relation entre ces aliments et les sous-produits du catabolisme des AACR, les acylcarnitines (AC) C3 et C5, fut par la suite investiguée. Alors qu’une forte association entre le statut d’embonpoint et la présence de SM et les niveaux plasmatiques d’AACR ou d’ACs C3 et C5 a été observée, les protéines d’origine animale et la consommation de viande rouge ne présentaient globalement qu’une modeste association avec les niveaux plasmatiques d’AACR. Ainsi, ces résultats suggèrent que l’apport en ces aliments ne serait pas le principal contributeur à l’augmentation des niveaux plasmatiques des AACR et des ACs C3 et C5. De leur côté, plusieurs études chez l’animal mettent de l’avant le potentiel du bleuet dans l’amélioration de la santé cardiométabolique. Son contenu élevé en polyphénols serait en cause. Un essai randomisé, contrôlé et à double insu fut conduit chez 49 adultes assignés à la consommation journalière de 50 g de poudre de bleuets (PB) ou placebo (PP) pour une durée de huit semaines afin d’observer si cette supplémentation affectait positivement la tension artérielle, le profil lipidique ou le degré de résistance à l’insuline des participants. En comparant les données recueillies au début, au milieu et à la fin de l’intervention et entre les groupes PB et PP, aucune amélioration dans ces paramètres ne fut observée. Ces résultats laissent suggérer que la consommation en poudre de l’équivalent de 2,3 tasses de bleuets n’aurait pas d’effet, à prime abord, sur la santé cardiométabolique d’individus à risque de développer le SM. Les bénéfices rapportés chez l’animal demeurent donc à étudier davantage chez l’humain. / The metabolic syndrome (MS), precursor to the development of type 2 diabetes and cardiovascular diseases, is a major burden for the health system in developed countries. These diseases have in common that oxidative stress is believed to contribute to their development. Moreover, their progression can be modulated by diet, which is source of pro- and anti-oxidant foods. Longitudinal studies have for a long time considered meat consumption to be rather harmful for health, while that of fruits is thought to be beneficial. Meat is the main dietary source of branched-chain amino acids (BCAA), which plasma levels are reported to be elevated in insulin resistant individuals or ones presenting the MS. Data from 197 individuals with various adiposity values with or without MS from the INFOGENE cohort were examined to assess whether the consumption of animal or vegetal protein or that of red meat and other main protein food sources were correlates of plasma BCAA levels. The relationship between these food groups and by-products of BCAAs catabolism, the acylcarnitines (AC) C3 and C5, was subsequently investigated. While a strong association between overweight status and MS and plasma BCAA or C3 and C5 ACs was observed, dietary animal protein and red meat only had a modest association overall with plasma BCAA levels. Thus, these results suggest that intakes of these foods would not be the main contributor to the increase of plasma BCAAs and C3 and C5 ACs levels. For their part, several animal studies highlighted the potential of blueberries at improving cardiometabolic health. Their high antioxidant content would underlie these findings. A randomized, double-blind placebo-controlled clinical trial on 49 adults assigned to the daily consumption of 50 g of blueberry (BBP) or placebo powder (PP) for 8 weeks was conducted to test if this supplementation positively impacted blood pressure, lipid profile or insulin resistance of participants. Comparing data collected at baseline, 4 and 8 weeks and between BBP and PP groups, no improvement in these parameters was observed. These results suggest that the consumption of a powder equivalent to 2.3 cups of blueberries did not improve the cardiometabolic profile of individuals at risk of developing MS. The benefits reported in animal studies therefore remain to be further investigated in humans.

Titre de l'écran-titre (visionné le 24 novembre 2023) / L'objectif de ce travail était d'étudier l'effet d'une réduction de la teneur en protéine brute (PB) dans les aliments des poulets de chair sur le rendement et la qualité de la viande de poitrine dans une optique de réduction des émissions d'azote dans l'environnement. Pour ce faire, un total de 1,269 poussins mâles de la souche Ross 308 ont été placés dans un design expérimental en blocs complets randomisés et nourris d'un de trois régimes : un témoin (20,4 et 19,5 % de PB en croissance et en finition, respectivement), un régime réduit de 1,5 % (PB-1,5 %) et un régime réduit de 3,0 % (PB-3,0 %) en PB en phase de croissance et de finition, respectivement. À 35 jours, 108 oiseaux (36 poulets/groupe) ont été abattus et découpés pour évaluer le rendement de la carcasse et la qualité de la viande de poitrine. Les résultats ont montré que les régimes expérimentaux n'avaient d'impact significatif ni sur le poids corporel ni sur l'efficacité alimentaire. Cependant, ils significativement ont réduit (P < 0,001) l'ingéré total d'azote (-7,46 et -11,9 % pour PB-1,5 % et PB-3,0 %, respectivement). En termes de qualité de la viande de poitrine, les régimes expérimentaux n'étaient associés qu'à une tendance (P = 0,07) du pH ultime à augmenter (5,75, 5,79 et 5,81 pour le témoin, PB-1,5 % et PB-3,0 %, respectivement). Les filets de poitrine des groupes PB-1,5 % et PB-3,0 % présentaient des valeurs de l'indice de jaune et de perte d'eau après cuisson significativement (P < 0,001) inférieures à celles du témoin. De plus, la solubilité, l'index de l'activité et de la stabilité d'émulsion des fractions sarcoplasmiques et myofibrillaires des protéines musculaires n'ont pas été influencés par les régimes alimentaires. Par ailleurs, la baisse de PB était associée à une augmentation (P < 0,01) du rendement en poitrine (18,39, 19,21 et 19,61 % pour le témoin, PB-1,5 % et PB-3,0 %, respectivement). De plus, la teneur de la viande en protéines et en lipides intramusculaires n'a pas été affectée par les régimes expérimentaux. En conclusion, ce projet a démontré que la teneur en PB des régimes de croissance et de finition des poulets de chair pouvait être réduite de 3,0 % sans effets négatifs sur les performances ou sur la qualité de la viande tant que les besoins en acides aminés sont adéquatement couverts. / The objective of this work was to investigate the effect of reducing dietary crude protein (CP) content in broilers' diets to reduce nitrogen emissions on breast meat yield and quality. To achieve this, a total of 1,269 male chicks of the Ross 308 were placed in a randomized complete block design and fed one of three diets: a control (20.4 and 19.5% CP in the grower and finisher phase, respectively), a diet with 1.5% reduction (CP-1.5%) and a diet with a 3.0% reduction (CP-3.0%) of CP content in both, the grower and finisher phases. At 35 days, a total of 108 birds (36 chickens/group) was slaughtered and butchered to evaluate carcass yield and breast meat quality. The results showed that the experimental diets had no significant impact on body weight or feed efficiency. However, they significantly reduced (P < 0.001) total nitrogen intake (-7.46 and -11.9% for CP-1.5% and CP-3.0%, respectively). In terms of breast meat quality, the experimental diets were only associated with a tendency (P = 0.07) of the ultimate pH to increase (5.75, 5.79 and 5.81 for control, CP-1.5% and CP-3.0%, respectively). Breast fillets from the CP-1.5% and CP-3.0% groups showed lower yellowness and lower cooking loss values in comparison to the control group (P < 0.001). In addition, the solubility, the emulsion activity and stability indices of the sarcoplasmic and myofibrillar fractions of muscle proteins were not influenced by the experimental diets. Also, the reduction in CP was associated with a significant increase (P < 0.01) in breast yield (18.39, 19.21 and 19.61% for control, CP-1.5% and CP-3.0%, respectively). Moreover, the meat content of protein and lipid was not affected by the experimental diets. In conclusion, this study showed that the CP content in the grower and finisher diets of broiler chickens can be reduced by up to 3.0% without negative effects on performance or on meat quality as long as amino acid requirements are adequately met.

La soie d’araignée, notamment la soie produite par la glande ampullacée majeure (Am), est reconnue comme ayant une ténacité élevée, une bonne résistance mécanique tout en demeurant extensible. Sa structure moléculaire et ses propriétés sont influencées par des facteurs externes comme l’humidité relative et la vitesse de filage. La fibre, par exemple, se contracte de près de la moitié de sa longueur lorsqu’elle est exposée à une humidité élevée, un phénomène nommé supercontraction. Cette étude vise à mieux connaître les propriétés de la soie naturelle et à développer éventuellement une fibre synthétique équivalente. Nous avons caractérisé les fibres de soie Am par spectromicroscopie Raman en lumière polarisée et par résonance magnétique nucléaire (RMN) à l’état solide. La première technique permet de quantifier l’orientation des protéines de soie et de caractériser leur structure secondaire. La RMN permet de déterminer la structure secondaire et la dynamique de relaxation des acides aminés. Les fibres Am de deux espèces d’araignées, Nephila clavipes et Araneus diadematus, ont été obtenues par filage forcé à différentes vitesses (de 0,3 à 2,0 cm/s) et soumises à des taux d’humidité relative supérieurs à 90%. Deux groupes d’araignées ont été marqués isotopiquement avec des solutions de 1-13C-Gly et 1-13C-Ala afin d’analyser la structure et la dynamique d’acides aminés particulièrement importants. Les résultats montrent que l’amplitude de la supercontraction augmente avec la vitesse de filage. Les données indiquent qu’à 1,0 cm/s, l’orientation moléculaire est maximale et qu’elle diminue au-dessus et au-dessous de cette vitesse. Ceci suggère qu’il existe une vitesse de filage pour laquelle les propriétés sont optimales. Les temps de relaxation T1 et T1r des échantillons marqués concordent avec les résultats de spectromicroscopie Raman et suggèrent que les microcristaux de feuillets b de la soie subissent une contraction qui renforce les liaisons intermoléculaires en présence d’eau. / Spider silk, especially the silk produced by the major ampullate glands (Am), is known to have high tenacity, good resistance, and yet remains extensible. Its molecular structure and properties are influenced by external factors such as relative humidity and spinning speed. Fibers, for example, shrink by almost half their length when exposed to high humidity, a phenomenon called supercontraction. This study is intended to better understand the properties of natural spider silk and therefore aid the development of an equivalent synthetic fiber. We characterized Am silk fibers by polarized-light Raman spectromicroscopy and solid-state nuclear magnetic resonance (NMR). The first technique allows for quantification of the orientation of the protein chains and characterization of their secondary structure. Solid-state NMR is used to determine the secondary structure and dynamics of amino acids. The silk of two spider species, Nephila clavipes and Araneus diadematus, was obtained by forced spinning at different speeds (from 0.3 to 2.0 cm/s) and subjected to relative humidity levels greater than 90%. Two groups of spiders were isotopically labeled with 1-13C-Gly and 1-13C-Ala solutions in order to analyze the structure and dynamics of particularly important amino acids. The supercontraction results show that the amplitude of the supercontraction increases with the reeling speed. The data show that at a reeling speed of 1.0 cm/s, the molecular orientation is maximum and decreases above and below this value. This suggests that there is a spinning speed where the properties are optimal. The measurements of the relaxation times T1 and T1r of the labelled samples are consistent with Raman spectromicroscopy results and suggest that b-sheet microcrystals of silk undergo a contraction which strengthens the intermolecular bonds in the presence of water.

La nécessité de valoriser les co-produits laitiers, dans un souci de croissance économique dans ce secteur, a conduit à l'émergence de nouveaux ingrédients. Par exemple, les hydrolysats de protéines lactosériques constituent une source importante de peptides potentiellement bioactifs. Toutefois, l'isolation et la purification de telles molécules semblent nécessaires afin d'améliorer leur bioefficacité. Les peptides peuvent être dessalés par électrodialyse (ED) mais leur colmatage sur les membranes échangeuses d'anions (MEA) et de cations (MEC) diminue l'efficacité du procédé. Dans cette optique, la présente étude a pour objectifs (1) d'identifier, caractériser et quantifier les séquences peptidiques responsables du colmatage des MEA et MEC, (2) de mieux comprendre les mécanismes sous-jacents au colmatage et (3) d'évaluer l'impact des différents régimes de courant en ED quant-à l'éventuelle prévention du colmatage. Dans un premier temps, le colmatage a été généré en condition statiques sans application de courant puis caractérisé. Dans un second temps, les phénomènes de dissociation d'eau et d'électroconvection ont été étudiés afin d’optimiser le procédé in-situ avec courant. Ainsi, en conditions statiques, les MEA chargées positivement (N+(CH3)3), présentaient un colmatage plus élevé à pH 6 et 10 qu’à pH 2. Les analyses HPLC-MS ont révélé que les peptides VLVLDTDYK, TPEVDDEALEK et IDALNENK (chargés négativement à pH 6 et 10) constituaient 86% du colmatage à ces pH alors qu’aucun peptide n’a été détecté à pH 2. Par conséquent, des interactions électrostatiques entre les charges peptidiques (COO-) et les groupements des MEA se sont établies. Concernant les MEC chargées négativement (SO3-), le colmatage était plus important à pH 6 qu'à pH 2 et 10. En outre, les analyses HPLC-MS ont révélé qu'à pH 6, les séquences ALPMHIR et TKIPAVFK chargées positivement (NH3+) ont établit des interactions (1) électrostatiques peptide/MEC créant une première couche puis (2) hydrophobes peptide/peptide via leurs résidus hydrophobes respectifs générant une seconde couche. Néanmoins à pH 2, le colmatage était moindre alors que ces peptides portaient théoriquement davantage de charges positives. Il est possible qu'à pH acide, les charges membranaires des MEC aient été protonnées (HSO3) et donc non chargées contrecarrant ainsi l'établissement d'interactions électrostatiques. Dans la seconde partie avec application de courant, le colmatage respectif des MEA et MEC a été réduit de 62 et 36 % en conditions électroconvectives. Les résultats démontrent que travailler à pH acide ou en régime post-limite permettrait de limiter voire d'éviter totalement le colmatage des membranes augmentant ainsi leur durée de vie et l'efficacité du procédé. Cette thèse propose différents mécanismes de colmatage en fonction de la nature de la MEI et des caractéristiques physico-chimiques des peptides. L'utilisation future de séquences peptidiques modèles, connues et synthétiques permettrait d'améliorer davantage les connaissances de ces mécanismes. / In the dairy industry, the economical growth led to the necessity of creating high added-value products from low commercial value by-products. For example, whey proteins hydrolysates (WPH) are an important source of peptides potentially bioactive. However, bioactive peptides need to be isolated and purified in order to enhance their bioactivities. The WPH demineralization by conventional electrodialysis (ED) may lead to peptide fouling on anion (AEM) and cation-exchange membranes (CEM) and decrease the process efficiency. Therefore, this study aimed (1) to identify, characterize and quantify the peptide sequences responsible for membrane fouling, (2) to better understand the mechanisms involved in peptide fouling and (3) to evaluate the impact of non-conventional ED modes on fouling. In a first phase, peptide fouling was generated and characterized in static conditions and without applying current. In a second phase, fouling was carried-out in real hydrodynamic conditions using ohmic, limiting and overlimiting currents in order to optimize the demineralization process. Results showed that in static conditions for AEMs, fouling was important at pH 6 and 10 and absent at pH 2. Based on HPLC-MS results, the VLVLDTDYK, TPEVDDEALEK and IDALNENK sequences (negatively charged at pH 6 and 10) represented 86% of the total fouling at these pH values whereas no peptide was detected at pH 2. Consequently, electrostatic interactions were established between the negative peptide charges (COO-) and positive AEM charges (N+(CH3)3). Concerning the CEMs, fouling was more important at pH 6 than 2 and 10. At pH 6, ALPMHIR and TKIPAVFK sequences firstly established electrostatic interactions with the negative CEM charges (SO3-) through their positive residues (NH3+) creating a first layer. Secondly, peptide/peptide interactions occurred through their respective hydrophobic residues creating a second layer. Nonetheless at pH 2, fouling was twice lower whereas peptides carried more positive charges. It is possible that for acidic pH values, CEM charges were partially protonated (HSO3) and consequently neutralized and unable to establish electrostatic interactions. Finally during a demineralization step in hydrodynamic conditions, fouling of AEM and CEM was reduced using overlimiting current by 62 and 36 %, respectively. According to these results, working at acidic pH values or using overlimiting conditions would hamper nay avoid fouling on membranes which would increase their lifetime and effectiveness. Different fouling mechanism models depending on the nature of IEM and the physicochemical characteristics of peptides are suggested in this thesis. In the future, the use of synthetic and well-characterized peptide sequences would enable to improve the knowledge of these mechanisms.

En alimentation animale, l’utilisation adéquate des aliments nécessite une connaissance précise des valeurs nutritionnelles de leurs composantes, dont celle en acides aminés. Cependant, ces valeurs nutritionnelles dépendent de la teneur en acides aminés essentiels (AAE) totaux et de la digestibilité iléale standardisée (DIS) de ces AAE. Cette dernière varie en fonction de plusieurs facteurs, dont l’origine botanique des graines, les conditions de culture des récoltes, le stockage des aliments, les traitements physico-chimiques appliqués aux grains, les facteurs antinutritionnels (FANs) et les techniques expérimentales utilisées pour le dosage et l’estimation de la digestibilité des AAE. Une approche par méta-analyse a permis d’établir des modèles de prédiction de la valeur nutritionnelle en AAE des ingrédients à partir de leur composition chimique en considérant la protéine brute (PB), les AAE totaux, la teneur en fibre (Acid Detergent Fiber (ADF), Neutral Detergent Fiber (NDF) et Fibre Brute (FB)) et les FANs comme les inhibiteurs de la trypsine. En se référant à l’analyse graphique et statistique, les données ont été réparties en 4 groupes : 1) les tourteaux (tourteau de soja, colza/canola et coton); 2) les légumineuses (féveroles, lupins, pois et soja); 3) les céréales (blé, orge, avoine, sorgho et maïs); 4) les drêches de distilleries (blé et maïs). Ainsi, un modèle général ajusté en fonction du type d’ingrédients a été généré et les facteurs de variation de la digestibilité en AAE ont été identifiés. Pour les tourteaux, la DIS des AAE est réduite par un accroissement de la teneur en NDF, tandis que la DIS des AAE de la féverole, pois et lupin est principalement influencée par la teneur en PB et en FANs. Concernant les graines de soja la DIS des AAE est réduite par une hausse de la teneur en fibre (FB et ADF). Enfin pour les céréales et les sous- produit de céréales telles que les drêches, la PB et les fibres (ADF ou NDF) étaient les meilleurs nutriments pour prédire la DIS des AAE. Ces résultats démontrent que la DIS des AAE peut être prédite avec précision à partir de la composition chimique pour la plupart des ingrédients. / The use of feed in animal nutrition requires a precise knowledge of the nutritional value of their components, but these values depend on the content of total essential amino acids (EAA) and standardized ileal digestible contents of the AAE, which is dependent upon the standardized ileal digestibility (SID) of EAA. These values could vary depending on several factors including botanical origin, growing, harvesting and storage conditions of the crops, physicochemical treatments applied to seeds, concentrations of antinutritional factor (ANF) and experimental techniques used for the determination and estimation of digestibility. Thus, the approach by meta-analysis allowed to establish predictive models of nutritional values of EAA for ingredients from their chemical composition such as crude protein (CP), the total EAA, fibers (Acid Detergent Fiber (ADF), Neutral Detergent Fiber (NDF) and Crude Fiber (CF)) and ANF such as trypsin inhibitors. Referring to the graphical and statistical analysis, data were divided in 4 groups: 1) oilseed meals (soybean, rapeseed and cottonseed meals); 2) legume seeds (faba beans, lupins, peas and soybeans); 3) cereals (wheat, barley, oats, sorghum, corn); 4) Dried distiller grains with soluble (DDGS) (distiller’s dried grains with soluble from corn and wheat). A general model adjusted for the kind of ingredients was generated and factors of variation of the digestibility of EAA were identified. For oilseed meals, the digestibility of AAE is reduced by increasing NDF while SIDs of EAA for faba beans, peas and lupins are influenced by CP and ANFs contents. Regarding soybean, SID of EAA is reduced by increasing fiber content (CF and ADF). Finally in the case of cereals and cereal by-products such as DDGS, CP and fibers (ADF and NDF) were the best predictors of the SID of EAA. These results demonstrate that the SID of EAA may be accurately predicted from the chemical composition for most of the ingredients.

Une des références les plus utilisées dans l’évaluation de la composition en acides aminés (AA) du flux de protéines microbiennes (MCP) du duodénum nous provient de Clark et al. (1992, JDS : 2304). Néanmoins, cette référence comporte uniquement la composition en AA des bactéries associées à la phase liquide (BAL) du rumen, dont 7 des 18 études présentées ont été réalisées chez le mouton. Le présent travail propose d’investiguer plus en détails les protéines microbiennes, incluant les bactéries associées à la phase solide (BAS) et les protozoaires chez le bovin laitier. En effet, il a été démontré que moins de 40 % de la MCP duodénale pouvait provenir des BAL et que la composition en AA des BAS et des protozoaires diffère de celle des BAL (Jouany, 1996). Les objectifs sont dès lors de : Effectuer une mise à jour de la composition en AA des bactéries du rumen ; Ajouter à la base de données les compositions en AA des protozoaires du rumen ; Mettre en lumière les différences de composition en AA des protozoaires et des différents types de bactéries. Sur base de recherches préliminaires et d’une révision approfondie de la littérature scientifique traitant du présent sujet, 26 publications ont été sélectionnées afin de construire une base de données repertoriant les bactéries plus 10 publications concernant les protozoaires. Les valeurs rapportées pour les bactéries ont été réparties selon le type de bactéries, soit les BAL ou les BAS. La composition en AA des bactéries et des protozoaires a été comparée par une analyse de variance incluant l'effet du type de microorganisme en utilisant les contrastes orthogonaux suivant : 1) bactéries vs protozoaires, 2) BAL vs BAS. Les résultats obtenus ont été analysés et plusieurs conclusions ont pu être tirées. Notamment, en ce qui concerne le rapport entre la composition en AA essentiels des bactéries et celle des protozoaires. Le Trp (1,76 g/100 g AA) a montré le rapport le plus élevé tandis que la Lys (0,78 g/100 g AA) a montré le plus faible. Ces données suggèrent une importance particulière dans l’identification de la présence de protozoaires dans le flux de protéines duodénales afin de prédire correctement le flux duodénal en AA. En effet, l’inclusion des protozoaires dans le flux duodénal de MCP apporte une variation de plus de 4% dans l’estimation de ce flux pour tous les AA sauf pour Arg et Leu, comparativement à l’utilisation de la composition des bactéries rapportée par Clark et al. (1992, JDS: 2304). / One of the most used references in the evaluation of the amino acid composition (AA) of the duodenum microbial protein (MCP) flow is from Clark et al. (1992, JDS : 2304). Nevertheless, this reference only includes the AA composition of the bacteria associated with the liquid phase (BAL) of the rumen, of which 7 of the 18 studies presented were carried out in sheep. The present work proposes to investigate in more detail microbial protein, including bacteria associated with the solid phase (BAS) and protozoa in dairy cattle. It has been shown that less that 40 % of duodenal MCP can be derived from BAL (Jouany, 1996). The objectives are therefore : Updating the AA composition of rumen bacteria ; Add to the database the AA composition of the rumen protozoa ; Highlight differences in the composition of protozoa and different types of bacteria in AA. Based on preliminary research and a thorough review of the scientific literature on the subject, 26 publications were selected to construct a database of bacteria plus 10 publications on protozoa. The values reported for the bacteria were distributed according to the type of bacteria, i.e. BAL or BAS. The AA composition of bacteria and protozoa was compared by an analysis of variance including the effect of the microorganism type using the following orthogonal contrasts: 1) Bacteria vs protozoa, 2) BAL vs BAS. The results obtained were analyzed and several conclusions were drawn. In particular, as regards to the ratio between the essential AA composition of bacteria and that of protozoa. Trp (1.76 g/100g AA) showed the highest ration while Lys (0.78 g/100 g AA) showed the lowest. These data suggest a particular importance in the identification of the presence of protozoa in the duodenal protein flow in order to correctly predict the duodenal flow in AA. Indeed, the inclusion of protozoa in the duodenal MCP flow contributes a variation of more than 4 % in the estimation of this flow for all AA except for Arg and Leu, compared to the use of the composition of the bacteria reported by Clark et al. (1992, JDS: 2304)

Au cours de ma thèse, nous avons utilisé la truite arc-en-ciel, un poisson carnivore et modèle potentiellement pertinent du diabète, pour étudier des mécanismes de régulation du métabolisme intermédiaire hépatique par les nutriments (acides aminés (AA) et le glucose). Nous nous sommes plus particulièrement intéressés aux voies de signalisation de l’insuline et des acides aminés (Akt et mTORC1). Grâce à l’utilisation de rapamycine, un inhibiteur pharmacologique de mTORC1, nous avons montré que l'activation de mTORC1 stimule l'expression de gènes de la lipogenèse, de la glycolyse et du catabolisme des acides aminés, tandis que la voie de signalisation Akt inhibe celle des gènes impliqués dans la néoglucogenèse. Ces études ont été conduites dans le foie de truite ou en culture primaire d’hépatocytes de truite arc-en-ciel. En outre, nous avons démontré lors de stimulations à court terme in vivo et in vitro que l'expression hépatique des gènes de la lipogenèse est plus sensible à l'apport de protéines alimentaires ou d’AA qu’à l'apport de glucides ou de glucose. De plus, nous avons observé que des taux élevés d’AA conduisent, par le biais de l’activation de la voie de signalisation mTORC1, à une augmentation de l'expression des gènes lipogéniques mais surtout à une répression de l’inhibition de l’expression des gènes de la néoglucogenèse induite par l’insuline. Cet effet s’accompagne d’une augmentation de la phosphorylation de IRS-1 sur le résidu Ser302 qui pourrait être responsable de la baisse de phosphorylation d'Akt et par conséquent d’une inhibition de l’action de l'insuline. Enfin, en réalisant un test de tolérance au glucose chez des truites préalablement traitées avec de la rapamycine, nous avons conclu que la néoglucogenèse hépatique joue un rôle probablement majeur dans le contrôle de l'homéostasie glucidique chez la truite. Ainsi, une absence d’inhibition de la néoglucogenèse pourrait contribuer au maintien de l'hyperglycémie prolongée et au phénotype d’intolérance au glucose caractéristique des poissons carnivores. Cette thèse met en avant le rôle des protéines/AA dans la régulation du métabolisme intermédiaire de la truite et identifie certaines voies de signalisation cellulaire sollicités par les acides aminés pour réguler le métabolisme. Elle permet ainsi d’éclaircir certaines particularités nutritionnelles de la truite. / During my doctoral study, we used rainbow trout, a representative carnivorous fish and relevant diabetic model, to study the mechanisms underlying the regulation of hepatic intermediary metabolism by nutrients (amino acids (AAs) and glucose), and determine the potential involvement of insulin/Akt and mTORC1 signaling pathways in these regulations. Using acute administration of rapamycin, a pharmacological inhibitor of TOR, we first identified that mTORC1 activation promotes the expression of genes related to fatty acid biosynthesis, glycolysis and amino acid catabolism, while Akt negatively regulates gluconeogenic gene expression in rainbow trout liver and primary hepatocytes. Furthermore, we demonstrated hepatic fatty acid biosynthetic gene expression is more responsive to dietary protein intake/AAs than dietary carbohydrate intake/glucose during acute stimulations in vivo and in vitro. Moreover, we further showed that high levels of AAs up-regulate hepatic fatty acid biosynthetic gene expression through an mTORC1-dependent manner, while excessive AAs attenuate insulin-mediated repression of gluconeogenesis through elevating IRS-1 Ser302 phosphorylation, which in turn impairs Akt phosphorylation and dampens insulin action. Finally, using glucose tolerance test and acute inhibition of rapamycin, we concluded that hepatic gluconeogenesis probably plays a major role in controlling glucose homeostasis, which maybe account for the prolonged hyperglycemia and glucose intolerance phenotype of carnivorous fish. The present thesis brings forward our understandings about the roles of protein/AAs in the regulation of hepatic intermediary metabolism in trout and identifies relevant cellular signaling pathways mediating the action of amino acids on metabolism. It also clarifies some nutritional characteristics of the trout.

Cette thèse est consacrée à la synthèse et à l'étude structurale de peptides-beta/gamma, contenant en alternance des acides aminés-beta et -gamma, conçus pour mimer l'hélice-alpha (ou hélice-13), structure secondaire des protéines. Nous avons ainsi élaboré une stratégie de design « bottom-up » pour des peptides-beta/gamma devant se replier sous forme d'hélice-13. Ces peptides comportent un acide aminé-beta, le (1S,2S)-trans-2-aminocyclobutanecarboxylique, qui joue un rôle clé de brique constitutive en apportant des contraintes conformationnelles. Dans un premier temps, la synthèse énantiomériquement pure du trans-ACBC basée sur une étape clé de photocycloaddition [2+2] a été optimisée. Il a alors été possible de synthétiser des peptides-beta/gamma incorporant en alternance le trans-ACBC et le GABA, qui est un acide aminé-gamma dépourvu de toute contrainte. Des études expérimentales et théoriques fines de ces peptides-beta/gamma ont révélé une structuration inédite sous forme de rubban-9/8, en solution. Il a été démontré que ces nouveaux foldamères adoptent une forme plus ou moins courbe gouvernée par un code combinant configuration et conformation des acides aminés constitutifs de ces peptides. Dans un deuxième temps, des contraintes sur l'acide aminé-gamma ont été introduites par la préparation de peptides-beta/gamma alternant le trans-ACBC et des acides aminés-gamma4. Des études expérimentales et théoriques de ces peptides-beta/gamma en solution ont révélé une préférence conformationnelle sous forme d'hélice-13. La stabilité de cette structure hélicoïdale augmente avec la longueur de la chaîne peptidique. Ces hélices-13 sont en effet fortement stabilisées à partir de 5 liaisons hydrogènes inter-résidus. Enfin, des peptides-alpha/beta/gamma capables de mimer l'hélice-alpha du peptide p53(15-31) ont été conçus et synthétisés, afin de vérifier expérimentalement leur hélicité prédite par modélisation moléculaire. Une fois leur résistance à la dégradation protéolytique démontrée, ces peptides-alpha/beta/gamma ont été testés comme inhibiteur de l'interaction p53/hDM2. Un candidat a particulièrement été capable d'inhiber cette interaction en se liant au site naturel de fixation avec la protéine hDM2. Ce résultat illustre la réussite de notre stratégie de construction de mimes de l'hélice-alpha. / This thesis is devoted to the synthesis and the structural characterisation of beta/gamma-peptides, constructed from beta- and gamma-amino acids in alternation, designed to mimic the alpha-helix secondary structure which is present in many native proteins. The alpha-helix can be defined as a 13-helix and a bottom-up foldamer design strategy to target a 13-helical structure was examined, whereby beta/gamma-peptides were proposed in which (1S,2S)-trans-2-aminocyclobutanecarboxylic acid (trans-ACBC) was incorporated as a conformationally-restricted beta-amino acid component. The scalable synthesis of enantiomerically pure trans-ACBC using a [2+2] photocycloaddition strategy was successfully optimized. beta/gamma-Peptides incorporating trans-ACBC and GABA, the latter being the gamma-amino acid component devoid of any constraint, were then synthesised. Experimental and theoretical investigations of their solution-state folding behaviour revealed an unprecedented 9/8-ribbon foldamer structure that adopts curved shapes governed by a combined configuration-conformation code. Additional constraints on the gamma-amino acid component were then considered and beta/gamma-peptides incorporating trans-ACBC and gamma4-amino acids were synthesised. Experimental and theoretical investigations of these beta/gamma-peptides in solution unveiled a preference for 13-helix folding behaviour, which increased commensurately with the peptide chain length; robust 13-helices were stabilised by a minimum of five intramolecular hydrogen bonds. In the last part of this thesis, molecular modelling was used to design helical alpha/beta/gamma-peptides intended to reproduce as closely as possible the hot-spot residues of the known alpha-helical peptide sequence p53(15-31). These peptides were synthesised and their predicted helical folding was verified experimentally along with their resistance to proteolytic enzymes. The alpha/beta/gamma-peptides were tested as inhibitors of the p53/hDM2 interaction. One peptide was found to behave as potent inhibitor and to bind to the native peptide binding pocket of the hDM2 protein, providing a successful proof of concept of the alpha-helix mimetic design strategy.

Chez les mammifères, l'environnement est un puissant régulateur de l'expression des gènes. Par exemple, en fonction de l'alimentation, la disponibilité en nutriments, en particulier en acides aminés, est responsable de l'induction de l'expression d'un certain nombre de gènes. Ainsi, des mécanismes moléculaires sont mis en jeu de façon à permettre la détection de ces variations et d'y répondre de façon appropriée. Lorsque l'un des neuf acides aminés essentiels vient à manquer, on observe une augmentation de la transcription de certains gènes. Cette activation de la transcription requière d'une part l'accumulation du facteur de transcription ATF4 et d'autre part la phosphorylation du facteur de transcription ATF2. La voie ATF4 a été identifiée et relativement bien décrite. En revanche les éléments régulateurs de la voie de signalisation en amonts du facteur ATF2 restent inconnus. Le but de ma thèse était donc de déterminer les différents intermédiaires responsables de la phosphorylation d'ATF2 en réponse à une carence en acides aminés. J'ai ainsi montré qu'une carence en acides aminés provoque la mise en jeu d'un module MAPK composé de MEKK1>MKK7>JNK2 contrôlant la phosphorylation d'ATF2 sur les résidus thréonine 69 et 71. J'ai montré que ce module est régulé en amont par deux GTPases Cdc42+Rac1 et par la protéine Gα12. Enfin, j'ai démontré l'impact de cette nouvelle voie de signalisation sur la transcription AARE-dépendante du gène ATF3 en réponse à une carence en acides aminés.